Федеральне агентство залізничного транспорту
Федеральне державне освітній заклад
Середньої професійної освіти
Пензенський технікум залізничного транспорту
Неруйнівний контроль вузлів і деталей, системи технічного діагностування
Контрольна робота
2009
Зміст
Питання № 1. Загальні положення неруйнівного контролю
Питання № 2. Магнітний вид неруйнівного контролю
Питання № 3. Завдання засобів та класифікація систем технічного діагностування
Питання № 1. Загальні положення неруйнівного контролю
Технічна діагностика - галузь знань, що охоплює теорію, методи і засоби визначення технічного стану об'єктів (ГОСТ 20911-89) (17).
Технічне діагностування - процес встановлення технічного стану об'єкта з зазначенням місця, виду та причин виникнення дефектів і пошкоджень.
Система технічного діагностування ПС являє собою сукупність об'єктів, методів і засобів, а також виконавців, що дозволяє здійснити діагностування за правилами, встановленими відповідною нормативно-технічною документацією. Ця система призначається для вирішення наступних завдань:
діагнозу (від грецького «діагнозіс» - розпізнавання, визначення) - оцінки технічного стану ПС або складальної одиниці в даний момент часу (при цьому визначається якість виготовлення або ремонту вагонів і локомотивів);
прогнозування (від грецького «прогнозіс» - передбачення, пророкування) технічного стану, в якому опиниться рухома одиниця через деякий період експлуатації (наприклад, на пунктах технічного обслуговування (ПТО) вагонів не тільки визначається технічний стан, але і вирішується питання про можливість проходження вагонів до наступного ПТО без виникнення відмов);
генези (походження, виникнення, процес освіти) - встановлення технічного стану ПС в минулому (наприклад, перед аварією, катастрофою, іншими надзвичайними подіями); рішення задач цього типу називається технічною генетикою. Діагностування виконується на кожній стадії життєвого циклу ПС: на стадії проектування, при виробництві, у режимі експлуатації і при всіх планових видах ремонту. Вагон, локомотив, складальна одиниця чи деталь як об'єкти діагностування (ОД) відчувають експлуатаційні впливу при звичайному їх функціонуванні і тестові впливу від засобів технічного діагностування (СТД), що імітує умови роботи ПС, близькі до експлуатаційних. Про технічний стан ОД можна судити з діагностичним параметрами (ДП).
Рис. 1 Структурна схема системи технічного діагностування вагонів і локомотивів.
Інформація від СТД, що вимірюють і перетворюють параметри по заздалегідь розробленому алгоритму діагностування (АТ), надходить до оператора (О) для прийняття рішення.
На стадії проектування ПС розробляється математична модель об'єкта діагностування, визначається тактика управління працездатністю, формулюються вимоги до діагностуються і технології її виконання, призначається послідовність профілактичних і ремонтних робіт на об'єкті.
За призначенням системи діагностування поділяються на системи для перевірки працездатності (справний або несправний вагон, локомотив або складальна одиниця), правильності функціонування (чи відповідають параметри його роботи справного технічного стану), наявності дефекту (визначення місця, типу та виду дефекту, причин його виникнення) .
Системи технічного діагностування поділяються також на загальні (для оцінки технічного стану складальних одиниць і деталей), функціональні в процесі експлуатації вагонів, тестові (коли на ПС або складальну одиницю впливають СТД) і комбіновані (поєднання функціонального і тестового методів діагностування).
Питання № 2. Магнітний вид неруйнівного контролю
Магнітний вид НК заснований на аналізі взаємодії об'єкта контролю з магнітним полем і застосуємо лише до деталей з металів або сплавів, здатних намагнічуватися. Їм контролюють вільні деталі або відкриті для доступу частини деталей з метою виявлення поверхневих або підповерхневих дефектів.
На залізничному транспорті магнітного контролю піддають наступні об'єкти рухомого складу: деталі ударно-тягового і гальмівного обладнання, рами візків різних моделей у зборі та за елементами, шкворни, осі колісних пар всіх типів, як в зборі, так і у вільному стані, диски, гребінь і спиці локомотивних коліс, вільні кільця буксових підшипників, а також внутрішні кільця, напресованих на шийки осі, вінці зубчастих коліс і шестерні тягового редуктора, вали генераторів, тягових двигунів і шестерень в зборі, наполегливі кільця, стопорні планки, пружини, болти і т. п.
Кажуть, що в «порожньому» просторі існує силове поле, якщо на предмет, що у цьому просторі, діє сила. Наприклад, людина постійно відчуває дію гравітаційного поля: де б він не знаходився, Земля притягує його з однією і тією ж по величині і напряму силою.
Для всіх силових полів структура формули для визначення сили поля однакова. У ній завжди фігурує твір однієї або декількох величин, що характеризують тіло (маса, заряд, швидкість і т.д.), на векторну величину, яка характеризує поле в точці, де знаходиться тіло. Ця величина називається напруженістю поля. Кожне силове поле створюється тими і лише тими тілами, на які воно може діяти. Наприклад, будь-який предмет незалежно від розміру, маси, кольору та ін створює навколо себе гравітаційне поле, яке притягує до себе інші предмети вздовж лінії, що з'єднує їх центри тяжкості. Візьмемо інше по фізичній природі, електростатичне (кулонівське) поле. Підкреслимо, що електростатичне поле більш вибірково, воно створюється тільки зарядженими тілами, заряди яких можуть бути і позитивними, і негативними, маса ж завжди позитивна. Але побудова формул одне і те ж: щоб отримати силу, треба певну величину, що відноситься до тіла, помножити на напруженість поля в цій точці.
Силові поля описуються силовими лініями. Головна властивість силової лінії будь-якого поля полягає в тому, що в будь-якій точці, через яку вона проходить, напрям вектора напруженості збігається з напрямом дотичній до неї в цій же точці, а довжини векторів, тобто значення напруженостей у всіх точках силової лінії однакові. Напруженість поля за величиною більше там, де лінії будуть гущі. По сукупності ліній можна судити не тільки про напрямок, але і про величину напруженості поля в кожній точці. Поле, напруженість якого однакова у всіх точках, називається однорідним. В іншому випадку воно неоднорідне.
Магнітне поле - це один з видів силових полів. Але на відміну від електростатичного воно ще більш вибірково - діє тільки на рухомі заряди. На нерухомі заряджені предмети навіть в самих сильних магнітних полях ніяка сила не діє. Стає очевидним, що «конструкція» формули для визначення сили, що діє на тіло, що рухається в магнітному полі, має бути складнішою за попередні.
Магнітні методи контролю можна використовувати тільки для деталей, виготовлених з феромагнітних матеріалів. Вони засновані на виявленні або вимірі магнітних полів розсіювання, які виникають на поверхні намагніченої деталі в місцях, де є порушення цілісності матеріалу або включення з іншого магнітною проникністю. Даний метод контролю складається з наступних технологічних операцій: підготовка вироби до контролю; намагнічування виробу або його частини; нанесення на поверхню виробу феромагнітного порошку (сухий метод) або суспензії (мокрий метод); дослідження поверхні і розшифровка результатів контролю; розмагнічування. Готує вироби до контролю полягає в його ретельному очищенню. Існує три способи намагнічування: полюсний (поздовжнє) бесполюсное (циркулярний) і комбіноване.
При полюсному намагнічуванні застосовуються електромагніти та соленоїди. При намагнічуванні через деталь пропускається великий струм низької напруги. Якщо деталь порожня, то використовують електродний метод намагнічування. Комбінований спосіб являє собою комбінацію бесполюсного і полюсного способів намагнічування. При полюсному намагнічуванні утворюється поздовжнє полі, при якому виявляються поперечні тріщини. При бесполюсном намагнічуванні виявляються поздовжні дефекти (тріщини, волосовини та ін) і радіальні тріщини на торцевих поверхнях. При комбінованому намагнічуванні виріб знаходиться під впливом одночасно двох взаємно-перпендикулярних магнітних полюсів, що дає можливість виявити дефекти будь-яких напрямків. Для намагнічування виробів може використовуватися змінний і постійний, а також імпульсний струм. У якості магнітних порошків застосовують магнезит (закис-окис заліза Fe 3 O 4) чорного або темно-коричневого кольору для контролю виробів зі світлою поверхнею. Окис заліза (Fe 2 O 3) буро-червоного кольору застосовують для контролю виробів з темною поверхнею. Кращими магнітними властивостями володіють тирса з м'якої сталі. Для контролю виробів з темною поверхнею застосовують також пофарбовані порошки. Рідкою основою для сумішей (суспензій) служать органічні масла. При приготуванні суміші зазвичай в 1 л рідини додають 125-175 г порошку з окису заліза або 200 г тирси. У залежності від магнітних властивостей матеріалу контроль можна проводити за залишкової намагніченості вироби або в доданому магнітному полі. У першому випадку порошок наносять на деталь при вимкненому дефектоскопи, а в другому - при включеному. При наявності дефекту частки порошку, осідаючи в зоні країв тріщини, змальовують її контур, тобто показують її місце розташування, форму і довжину. Деталі, що володіють великим залишковим магнетизмом, можуть тривалий час притягувати до себе продукти стирання, які можуть викликати підвищений абразивний знос. Тому зазначені деталі обов'язково розмагнічують.
Питання № 3. Завдання засобів та класифікація систем технічного діагностування
Під засобами технічної діагностики розуміється комплекс технічних засобів для оцінки технічного стану об'єкта контролю.
У залежності від поставлених завдань і області застосування, засоби технічної діагностики можна кваліфікувати за різними ознаками.
З точки зору сфери застосування СТД можна підрозділити на штатні та спеціальні. Штатні СТД в основному призначені для функціональної діагностики, тобто для звичайного поточного контролю технічного стану. До них відносяться стенди, мікрометричний інструмент, індикатори, дефектоскопи, прилади для вимірювання різних фізичних величин. За призначенням СТД поділяються на універсальні (загального призначення) і спеціалізовані. Універсальні СТД призначені для вимірювання параметрів (електричного струму, напруги, напруженості та індукції магнітного поля, спектрального аналізу вібрації і шуму, кошти дефектації і т.д.) технічного стану ПС різного конструктивного виконання. Спеціалізовані СТД створюються для діагностики конкретних елементів машин, однотипних вагонів і локомотивів. СТД складаються, як правило, з джерел впливу на контрольований об'єкт (при тестовому методі), перетворювачів, каналів зв'язку, підсилювачів і перетворювачів сигналів, блоків вимірювання, розшифровки і реєстрації (запису) діагностичних параметрів, блоків накопичення і обробки інформації на основі мікропроцесорної техніки, сумісної з персональним комп'ютером. З точки зору мобільності СТД поділяються на вбудовані і переносні. Вбудовані СТД компонуються в загальній конструкції об'єкта контролю (наприклад, датчики нагріву буксових підшипників пасажирських вагонів) і застосовуються для безперервного контролю складальних одиниць, відмови яких загрожують безпеці руху поїздів або технічний стан яких може бути визначено тільки при робочих навантаженнях (параметри працюючого дизеля, компресора).
Зовнішні СТД виконують у вигляді стаціонарних, пересувних установок, переносних приладів, що підключаються до вагона в період контролю.
За видами діагностування методи та засоби діагностування поділяються на функціональні та тестові. Функціональние методи полягають в вимірювань сигналів, що виникають при роботі ПС або складальних одиниць у звичайних умовах експлуатації. При тестовому методі сигнали утворюються як відображення зовнішнього впливу діагностичного засобу. Сучасні діагностичні установки представляють собою компактні комплекси спеціалізованих ЕОМ, всередині яких передбачені відповідні блоки (структура Д-У-ЕОМ).
Намітилися дві тенденції побудови СТД: у вигляді багатопараметричних структур і систем з поглибленої дешифровкою інформації.
У першому випадку на об'єкт діагностування встановлюють за певною схемою велика кількість різних перетворювачів, за допомогою яких реєструють багато параметрів для оцінки технічного стану об'єкта. Такий підхід вимагає значних витрат часу і знижує ймовірність безвідмовної роботи системи діагностування.
Друга тенденція полягає в установці мінімальної кількості перетворювачів, але більш поглибленому аналізі одержуваної інформації за рахунок виділення сигналів - перешкод і корисних сигналів від контрольованого об'єкту, за якими приймається рішення про його технічний стан.
Сучасні СТД дозволяють реалізувати другу тенденцію, при якій, незважаючи на ускладнення загальної схеми діагностування, можна досягти значного скорочення матеріальних витрат при високій вірогідності контролю. Основні СТД, застосовувані в експлуатації і при планових видах ремонту вагонів, представлені в таблиці.
Для контролю вагонів у прибуваючих поїздах розроблена апаратура АРМ-ОВ - Автоматизованого робочого місця осмотрщика вагонів.
Планом перспективного розвитку вагонного господарства передбачається застосування високоефективних безвідходних технологій технічного обслуговування та ремонту вагонів з широким застосуванням автоматизованих діагностичних комплексів контролю технічного стану складальних одиниць:
- Автоматизований безконтактний комплекс контролю колісних пар рухомого складу на ходу «Експрес-Профіль»;
- Автоматизований діагностичний комплекс для вимірювання колісних пар вагонів на підходах до станції «Комплекс»;
- Система визначення якості завантаження вагонів;
- Автоматичний пристрій контролю коліс і сповзання букси;
- Комплексна система контролю загальмованих коліс, повзунів, наварів,
вищербини, нерівномірного прокату, тонкомірної гребеня, тріщини колеса;
- Система контролю відкритих незафіксованих, деформованих люків і дверей вантажних вагонів;
- Автоматизована система виявлення вагонів з негативною динамікою (АСООД) на підході до станції. Обладнання пунктів технічного обслуговування мережевого значення автоматизованими діагностичними комплексами забезпечить безпечне проходження поїздів масою до 14 тис, тонн на збільшених гарантійних ділянках.
Література
Неруйнівний контроль у вагонному господарстві. Д.А. Мойкін.
2. Сучасні методи технічної діагностики та неруйнівного контролю деталей і вузлів рухомого складу залізничного транспорту. Кріворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р.А.
3. Неруйнівний контроль у вагонному господарстві. Д.А. Мойкін.
4. Технологія ремонту вагонів. Б.В. Биков, В.Є. Пігарєв.